1 河北大学电子信息工程学院,河北 保定 071000
2 河北农业大学理学院,河北 保定 071001
为了提高图像的加密效率和安全性,提出一种基于指纹密钥的光学双图像加密方法。首先,两幅待加密图像分别经置于输入平面和Gyrator变换域平面的两块指纹随机相位板的调制后,再经1次Gyrator变换,然后将Gyrator变换后的结果合成为一幅复振幅图像。最后,对得到的复振幅图像进行相位截断和振幅截断操作,得到加密图像和两个相位密钥。解密时,指纹、振幅截断得到的相位密钥、混沌系统的初值和控制参数、Gyrator变换参数均可作为解密过程中的密钥。在所提方法中,由于密钥与用户身份关联,加密系统的安全性得以进一步提高。此外,由于无需传输相位板密钥,密钥管理更为便捷。数值模拟结果表明,所提加密方法切实可行,具有较高的安全性和鲁棒性。
双图像加密 指纹密钥 Gyrator变换 随机相位编码 混沌映射 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0210015
中国人民解放军61932部队, 北京 100166
基于矢量分解及双随机相位编码设计了一种光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板, 其中一个相位模板通过双随机相位编码系统进行加密, 另一个相位模板作为额外的密钥, 参与图像的解密, 通过与解密光束相干叠加恢复出原始图像。数值模拟表明, 所设计加密系统具有较好的加密和解密效果, 以及较强的抗噪声和剪切攻击能力。相较于双随机编码系统, 文中加密系统通过矢量分解增加了一个密钥, 拓展了系统密钥空间, 且矢量分解破坏了加密系统的线性关系, 加密系统能够抵御唯密文攻击、已知明文攻击及选择明文攻击, 具有较高的安全性。
光学加密 矢量分解 双随机相位编码 密钥空间 Optical encryption Vector decomposition Double random phase encoding Key space
1 沈阳化工大学计算机科学与技术学院,辽宁 沈阳 110142
2 辽宁省化工过程工业智能化技术重点实验室,辽宁 沈阳 110142
针对单一特征模板保护算法效果较差以及存储前对模板保护不足等问题,提出一种多特征融合的人脸模板保护方法。该方法利用两种特征提取算法提取人脸不同的特征,实现多特征的融合保护,并在特征变换阶段将两种特征分别作为两个掩模,使用双随机相位掩模技术对原始图像进行加密。在存储前利用密钥生成思想从图像中直接获取密钥,并结合伴随矩阵性质,设计了一种改进分块幻方变换的置乱算法。为验证算法性能,采用ORL和EYaleB两个人脸数据库分别进行测试。结果表明,置乱算法的置乱度在ORL数据库可以达0.0194,在EYaleB数据库上可达0.0187,所提模板保护方法的识别率可分别达97.12%和96.90%。模板保护的三大特性不可逆性、可撤销性和不可链接性均表现良好。
模板保护 多特征 双随机相位编码 幻方变换 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1811005
西藏民族大学信息工程学院, 陕西 咸阳 712082
为了保护图像隐私、解决光学图像加密对光学仪器精密度依赖度高的问题,提出了基于自动编码器的光学图像加密方法。该方法使用深度神经网络模拟双随机相位编码,通过在输入中加入目标随机图像模仿第一层随机相位模板,利用编码网络的卷积核模仿第二层随机相位模板。卫星图像实验结果表明,本文方法能有效地加密光学图像,直方图上密文图像像素点分布较为均匀。和基于CycleGAN的加密方法相比较,本文方法更简单,计算资源消耗更少,加密性能不受光学仪器性能的影响,加密后图像的峰值信噪比(PSNR)值下降了6.5745,水平、垂直和对角方向上相邻像素的相关系数绝对值分别低了0.110375,0.118625,0.01335,解密后图像的PSNR值上升了1.4075,结构相似性值高了0.0428。
图像处理 图像隐私 自动编码器 光学图像 图像加密 双随机相位编码 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210011
1 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 中国人民解放军 63751部队, 西安 710043
对于使用随机相位模板(RPM)作为密钥的双随机相位编码(DRPE)加密系统, 唯密文攻击算法(COA)是一种有效的攻击算法。为了提高DRPE加密系统抵抗COA算法攻击的能力, 提出了一种基于随机Radon变换的JTC加密系统。该系统对待加密图像进行随机Radon变换, 再使用JTC加密系统对其加、解密。除了DRPE加密系统中的RPM密钥之外, Radon变换参数亦被用作恢复原始图像的密钥。仿真结果表明, 相比于仅使用RPM密钥的DRPE加密系统, 基于随机Radon变换的DRPE加密系统可以有效抵抗COA算法攻击, 提高加密系统的安全性。
光学信息处理 光学图像加密 双随机相位编码 随机Radon变换 optical information processing optical image encryption double random-phase encoding random Radon transform
为了消除光学扫描全息系统重建图像的离焦噪声,采用了随机相位编码和连通域标记方法。该方法利用了基于随机相位编码的光学扫描全息方法在聚焦层图像上的离焦噪声比传统的光学扫描全息方法更为分散的特点。只要选取合适的阈值,基于随机相位编码的光学扫描全息重建图像的离焦噪声就可以消除,而传统的光学扫描全息仍然存在较多的离焦噪声。实验结果表明该方法可以得到更好的重建图像效果。
随机相位编码 光学扫描全息 连通域标记法 离焦噪声 聚焦层图像 optical scanning holography random phase encoding connected component labelling defocus noise focus image
常州机电职业技术学院 信息工程学院, 江苏 常州 213164
为了提高光学图像加密系统中双随机相位编码加密技术的安全性, 提出了一种基于DNA编码与菲涅尔域DRPE的双重光学加密技术。对光学图像进行DNA编码, 通过DNA编码的加法运算与交叉操作对光学图像进行初步的置乱处理; 在菲涅尔域对像素进行双随机相位编码加密处理, 在加密过程中使用一个副图像生成两个混合相位模板; 将双随机相位编码加密的图像与两个随机矩阵的克罗内克乘积相乘, 获得最终的加密结果。仿真实验结果表明, 所提加密方案在加密过程中增加了密钥数量, 通过双重置乱处理增强了加密系统的抗攻击能力。
光学加密技术 双随机相位编码加密 菲涅尔衍射 克罗内克乘积 相位模板 optical encryption technology double random phase encoding Fresnel diffraction Kronecker product phase mask
为了改善光学扫描全息系统聚焦层重建图像的效果, 采用随机相位光瞳替代传统针孔光瞳的方法, 进行了理论的分析和实验验证, 分别得到了传统光学扫描全息和基于随机相位编码的光学扫描全息系统下重建图像和原图像之间的信噪比、相关系数以及频谱分布比较结果。结果表明, 在实验条件相同的情况下, 基于随机相位编码的光学扫描全息系统重建的图像具有更高的信噪比和相关系数, 且其图像频谱和原图像频谱曲线的变化趋势更相似, 因而更接近于原图像。
全息 光学扫描 随机相位编码 光瞳函数 信噪比 频谱分布 holography optical scanning random phase encoding pupil function signal-to-noise ratio frequency spectrum distribution
1 石家庄军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
提出了一种基于计算全息和随机相位编码的三维信息的加密与显示方案,在计算全息三维显示系统中,将随机相位掩模放置到计算全息的频谱信息中,重现时放置相应随机相位的共轭,并将此作为解密的密钥,实现对计算全息图中三维物体的解密和显示。该方案光路结构简单,在实现对三维物体显示的同时保证了信息的安全性,提高了加密的效率和信息的容量,数值模拟验证了方案的可行性。
全息 计算全息 光学信息安全 三维显示 随机相位编码 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 100902
中国人民武装警察部队工程大学, 陕西 西安 710086
高清监控视频的加密传输是一个重要的研究领域,但是随着监控图像清晰程度不断提高,现行视频加密算法的运行开支面临着严峻的考验.因此对视频传输过程中使用光学加解密的可行性进行了探索,提出了基于液晶光阀和双随机相位编码的单通道视频光学加解密技术.该技术的加解密耗时几乎为零,极大提高了视频的传输性能;同时由于光学加解密技术只用在现有视频传输链路的最前端以及末端,不涉及视频编码和传输,增强了系统可用性和通用性.利用Matlab对该方法进行了仿真计算.结果表明,加密后的各通道图像接近白噪声,通过破解的方法恢复原图像的可能性几乎为零;同时可以看到,经过该系统解密之后的图像基本能完全复原.因此该方法在高清化视频日益普及的未来有着广阔的推广价值和应用价值.
光学加解密 液晶光阀 双随机相位编码 傅里叶变换 optical encryption and decryption liquid crystal light valve double random phase encoding Fourier transform